(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーブル型二次電池を装着するための、内部に形成された空間を有するソケット；
前記ソケットの内部に装着された前記ケーブル型二次電池の外部集電体と電気的に連結された第１端子；
前記ソケットの内部に装着された前記ケーブル型二次電池の内部集電体と電気的に連結された第２端子；及び
一端が前記第１端子と連結され、他端は前記第２端子と連結され、前記ソケットの外周面に沿って巻き取られている無線充電用２次コイル；を含み、
前記ソケットは、長手方向に垂直な断面が中空の半円形状を有する第１カバーと第２カバーとを含み、
前記無線充電用２次コイルは、前記第１カバーと第２カバーとがかみ合って円筒形状を成すとき、前記ソケットの外部面を囲む形状である
ケーブル型二次電池用の無線充電装置。
【請求項２】
前記ソケットが、円筒型である請求項１に記載のケーブル型二次電池用の無線充電装置。
【請求項３】
前記円筒型ソケットが、円筒の上面及び下面の少なくとも一面に対して開放されている請求項２に記載のケーブル型二次電池用の無線充電装置。
【請求項４】
前記第１カバー及び前記第２カバーは、いずれか一辺が互いに接して開閉できるように連結された請求項１〜３のいずれか一項に記載のケーブル型二次電池用の無線充電装置。
【請求項５】
前記第１カバーと前記第２カバーとが、ヒンジを通じて連結された請求項４に記載のケーブル型二次電池用の無線充電装置。
【請求項６】
前記第１端子が、前記ケーブル型二次電池の前記外部集電体と電気的に連結され、かつ、前記ケーブル型二次電池の一端に形成された第１プラグと結合した形態を有し、
前記第２端子が、前記ケーブル型二次電池の前記内部集電体と電気的に連結され、かつ、前記ケーブル型二次電池の他端に形成された第２プラグと結合した形態を有する請求項１〜５のいずれか一項に記載のケーブル型二次電池用の無線充電装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のケーブル型二次電池用の無線充電装置；及び
無線充電用１次コイルを含むケーブル型二次電池用の無線充電電力供給装置；を含むケーブル型二次電池用の無線充電セット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーブル型二次電池用の無線充電装置に関し、より詳しくは、２次コイルを通じてケーブル型二次電池に充電電力を供給できる装置に関する。
【０００２】
本出願は、２０１３年０４月２６日出願の韓国特許出願第１０−２０１３−００４６７５９号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。
【背景技術】
【０００３】
モバイル機器、電気自動車、ハイブリッド自動車、電力貯蔵装置、無停電電源装置などに対する技術開発と需要が増加するにつれて、エネルギー源としての二次電池の需要が急増しており、それによって多様な要求に応えられる電池に関する研究が活発に行われている。
【０００４】
二次電池は、外部から供給された電気エネルギーを化学エネルギーの形態に変えて貯蔵しておき、必要なときに化学エネルギーを電気エネルギーに変換する装置をいう。数回充電できるという意味で「充電式電池（ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ ｂａｔｔｅｒｙ）」という名称も用いられる。よく使用される二次電池としては、鉛蓄電池、ニッケル‐カドミウム電池（ＮｉＣｄ）、ニッケル水素蓄電池（ＮｉＭＨ）、リチウムイオン電池（Ｌｉ‐ｉｏｎ）、リチウムイオンポリマー電池（Ｌｉ‐ｉｏｎ ｐｏｌｙｍｅｒ）がある。二次電池は、使い捨ての一次電池に比べて経済的な利点及び環境的な利点を共に提供する。
【０００５】
現在、使用されている殆どの二次電池は、円筒型、角形、またはパウチ型の二次電池である。これら二次電池は、外装材の種類によってパウチ型、円筒型、角形に分類される。前記二次電池は、負極、正極及び分離膜から構成された電極組立体を円筒型または角形の金属缶またはアルミニウムラミネートシートのパウチ型ケースの内部に装着し、前記電極組立体に電解質を注入して製造するため、製造が容易であり、製造コストが低いという長所がある。しかし、二次電池の装着には一定空間が必要不可欠であるため、変形が制限されるという短所がある。従って、円筒型、角形またはパウチ型の二次電池は、多様な形態の携帯用装置の開発に制約となる問題点がある。そこで、変形が容易な新規な形態の二次電池が求められている。
【０００６】
このような要求に応えて、断面の直径に対する長さの比が非常に大きい二次電池であるケーブル型二次電池が提案された。韓国特許公開第２００５−９９９０３号（特許文献１）には、内部電極、外部電極、及びこれら電極間に介在される電解質層から構成される可変型電池が開示されている。このような二次電池は、細長い形態で構成されて長手方向に対して伸縮可能である、いわゆるケーブル構造を有することが主な特徴である。
【０００７】
また、このようなケーブル型二次電池に電力を供給して充電することができる装置が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】韓国特許公開第２００５−９９９０３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、無線で電力を受信してケーブル型二次電池を充電することができる装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を達成するため、本発明によるケーブル型二次電池用の無線充電装置は、ケーブル型二次電池を装着するための、内部に形成された空間を有するソケット；前記ソケットの内部に装着されたケーブル型二次電池の外部集電体と電気的に連結された第１端子；前記ソケットの内部に装着されたケーブル型二次電池の内部集電体と電気的に連結された第２端子；及び一端は前記第１端子と連結され、他端は前記第２端子と連結され、前記ソケットの外周面に沿って巻き取られている無線充電用２次コイル；を含む。
【００１１】
本発明の一実施例によれば、前記ソケットは円筒型である。この場合、前記円筒型ソケットは、円筒の上面及下面の少なくとも一面が開放された形状であり得る。
【００１２】
本発明の他の実施例によれば、前記ソケットは、断面が半球である第１カバーと第２カバーとを含み、前記無線充電用２次コイルは、前記第１カバーと第２カバーとがかみ合って円筒形状を成すときに前記ソケットの外部面を囲む形状である。この場合、前記第１カバーと第２カバーとは、いずれか一辺が互いに接して開閉可能になるように連結され得る。そのため、前記第１カバーと第２カバーとはヒンジを通じて連結され得る。
【００１３】
本発明の更に他の実施例によれば、前記第１端子はケーブル型二次電池の外部集電体と電気的に連結され、ケーブル型二次電池の一端に形成された第１プラグと結合可能な形態を有し、前記第２端子はケーブル型二次電池の内部集電体と電気的に連結され、ケーブル型二次電池の他端に形成された第２プラグと結合可能な形態を有する。
【００１４】
本発明によるケーブル型二次電池用の無線充電装置は、無線充電用１次コイルを含むケーブル型二次電池用の無線充電電力供給装置；を含むケーブル型二次電池用の無線充電セットの一構成要素になり得る。
【００１５】
上記の技術的課題を果たすため、本発明によるケーブル型二次電池用の無線充電装置は、ケーブル型二次電池を装着できるスリットが形成されたプレート；前記プレートのスリットに装着されたケーブル型二次電池の外部集電体と電気的に連結された第１端子；前記プレートのスリットに装着されたケーブル型二次電池の内部集電体と電気的に連結された第２端子；及び一端は前記第１端子と連結され、他端は前記第２端子と連結された無線充電用２次コイル；を含む。
【００１６】
本発明の一実施例によれば、前記プレートには２以上のスリットが形成される。この場合、前記２以上のスリットに装着されたケーブル型二次電池と電気的に連結された第１端子及び第２端子は、前記無線充電用２次コイルと電気的に並列関係になり得る。
【００１７】
本発明の一実施例によれば、前記第１端子はケーブル型二次電池の外部集電体と電気的に連結され、ケーブル型二次電池の一端に形成された第１プラグと結合可能な形態を有し、前記第２端子は、ケーブル型二次電池の内部集電体と電気的に連結され、ケーブル型二次電池の他端に形成された第２プラグと結合可能な形態を有する。
【００１８】
本発明によるケーブル型二次電池用の無線充電装置は、無線充電用１次コイルを含むケーブル型二次電池用の無線充電電力供給装置；を含むケーブル型二次電池用の無線充電セットの一構成要素になり得る。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の一態様によれば、ケーブル型二次電池に無線電力受信のための２次コイルがない場合にも、無線電力送受信方式を通じて充電することができる。
【００２０】
本発明の他の態様によれば、ケーブル型二次電池の形態と、１次コイルを利用して無線で電力を送信する装置の形態に関わらず、２次コイルを通じて電力をケーブル型二次電池に伝達するため、充電装置の互換性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
【図１】ケーブル型二次電池の構成を概略的に示した図である。
【図２】図１に示された二次電池本体の構造を示すためのＡ‐Ａ’線断面図である。
【図３】本発明の一実施例による充電装置の構成を示した斜視図である。
【図４】本発明の他の実施例による充電装置の構成を示した斜視図である。
【図５】本発明の更に他の実施例による充電装置の構成を示した斜視図である。
【図６】本発明の一実施例によるケーブル型二次電池用の無線充電セットの構成を概略的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
【００２３】
図１は、ケーブル型二次電池１００の構成を概略的に示した図である。
【００２４】
図１を参照すれば、一実施例によるケーブル型二次電池１００は、二次電池本体１１０、第１プラグ１２０、及び第２プラグ１３０を含む。図１に示されたケーブル型二次電池１００は、ケーブル型二次電池用の無線充電装置（以下、「充電装置」）の説明において理解を助けるためのケーブル型二次電池の一例である。特に、前記ケーブル型二次電池１００は、本発明による充電装置との電気的連結に対する理解を助けるために、前記第１プラグ１２０と第２プラグ１３０とを反対側に備えるケーブル型二次電池である。従って、図１に示されたケーブル型二次電池１００によって本発明の範囲が制限されることはない。
【００２５】
前記二次電池本体１１０は、細長い形態で構成されて長手方向に対して伸縮可能であるケーブル構造を有する。前記二次電池本体１１０は、外部から供給を受けた電気エネルギーを化学エネルギーに変換して貯蔵し、必要なときに貯蔵された化学エネルギを電気エネルギーに変換して外部に供給するための構成を含んでいる。
【００２６】
図２は、図１に示された二次電池本体１１０の構造を示すためのＡ‐Ａ’線断面図である。
【００２７】
図２の（ａ）を参照すれば、一実施例による二次電池本体１１０は、所定形状の水平断面を有し、長手方向に延長された内部集電体１１１の表面に内部電極活物質１１２が形成されている。ここで、所定形状とは、形状を特に制限しないということであり、本発明の本質を損なわない如何なる形状も可能であるという意味である。前記内部集電体１１１の水平断面は、円形または多角形であり得、円形構造は幾何学的に完全な対称形の円形と非対称形の楕円形構造であり得る。多角形構造は、特に制限されることはなく、該多角形構造の比制限的な例としては、三角形、四角形、五角形または六角形が挙げられる。また、製造過程でパイプ型集電体、巻き取られたワイヤ型集電体、巻き取られたシート型またはメッシュ型集電体を使用することもできる。
【００２８】
なお、本明細書では、前記内部集電体１１１と内部電極活物質１１２とを合わせて、内部電極層１１３と称する。前記二次電池本体１１０は、内部集電体１１１が、図２の（ｂ）及び図２の（ｃ）に示されたように、２以上含まれ得る。図２の（ｂ）の二次電池本体１１０は、完全な対称形の円形構造を有し、図２の（ｃ）の二次電池本体１１０は、楕円形構造を有するものであり、多様な形態が可能である。また、複数の内部電極層１１３は、平行に配置された場合だけでなく、複数の内部電極層１１３が互いに撚られた場合も含まれる。図２の（ｂ）の二次電池本体１１０は３つの内部電極層１１３を有し、図２の（ｃ）の二次電池本体１１０は２つの内部電極層１１３を有するものである。
【００２９】
前記二次電池本体１１０が複数の内部電極層１１３を含む場合には、外部電極層１１７と接する表面積が増加して高い電池レートを有し、優れた電池性能を確保することができる。また、変形可能なケーブル型二次電池の特性上、繰り返される使用によって電極に断線が発生する恐れがあるが、複数の電極を使用する場合には、１つの内部電極層１１３に断線が発生しても二次電池の作動が可能である。そして、外部電極層１１７に比べて体積当りの容量が小さい内部電極層１１３を使用する場合には、内部電極層１１３の個数を調整できるため、内部電極層１１３と外部電極層１１７との容量バランスを調節し易い。
【００３０】
前記内部電極層１１３の外部面には、前記内部電極層１１３を囲むように分離層１１４が形成されている。前記分離層１１４は、イオンの通路となる電解質を含んでいる。そして、前記分離層１１４の外部面には、前記分離層１１４を囲むように外部電極層１１７が形成されている。
【００３１】
本明細書において、前記外部電極層１１７とは、内部集電体１１１に対応する外部集電体１１６と、前記外部集電体１１６の表面に形成された外部電極活物質１１５とを含むものを意味する。前記外部集電体１１６としても、製造過程において、パイプ型集電体、巻き取られたワイヤ型集電体、巻き取られたシート型またはメッシュ型集電体を使用することができる。
【００３２】
前記内部集電体１１１及び外部集電体１１６は、内部電極活物質１１２及び外部電極活物質１１５の電気化学反応によって生成された電子を集めるか、または電気化学反応に必要な電子を供給する役割をするものであって、一般に銅やアルミニウムなどの金属を使用する。しかし、近年は、二次電池本体１１０の可撓性増加と軽量化のため、ポリピロールのような伝導性高分子を集電体として使用する場合もある。しかし、本発明が前記内部集電体１１１及び外部集電体１１６の物質によって制限されることはない。
【００３３】
本発明の内部電極層１１３は負極であり、外部電極層１１７は正極であるか、または、内部電極層１１３は正極であり、外部電極層１１７は負極であり得る。但し、本明細書では、説明の便宜上、前記内部電極層１１３を負極に、前記外部電極層１１７を正極に設定して説明する。
【００３４】
望ましくは、前記二次電池本体１１０は、前記外部電極層１１７を囲む保護被覆１１８を更に含むことができる。
【００３５】
再び図１を参照すれば、前記第１プラグ１２０は、前記二次電池本体１１０の一端に形成されている。そして、前記第２プラグ１３０は、前記二次電池本体１１０で前記第１プラグ１２０が形成されていない他端に形成されている。
【００３６】
前記第１プラグ１２０は、前記外部集電体１１６と電気的に連結され、前記第２プラグ１３０は、前記内部集電体１１１と電気的に連結される。従って、本実施例において、前記第１プラグ１２０は正極プラグになり、前記第２プラグ１３０は負極プラグになる。勿論、他の実施例では第１プラグ１２０が負極プラグ、第２プラグ１３０が正極プラグになることも可能である。
【００３７】
図３は、本発明の一実施例による充電装置２００の構成を示した斜視図である。
【００３８】
図３を参照すれば、本発明の一実施例による充電装置２００は、ソケット２１０、第１端子２２０、第２端子２３０、及び無線充電用２次コイル２４０を含む。
【００３９】
前記ソケット２１０は、内部にケーブル型二次電池を装着できるように空間が形成されている。前記ソケット２１０は、三角柱、四角柱、五角柱など多様な形態の外観を有し得、例えば円筒型を有し得る。前記ソケット２１０が円筒型である場合、中空の円柱形状を有する。
【００４０】
本発明の一実施例によれば、前記円筒型ソケット２１０は、円筒の上面及び下面の少なくとも一面が開放された形状を有し得る。前記開放された上面または下面の少なくとも一面から、前記ソケット２１０の内部にケーブル型二次電池を装着することができる。
【００４１】
前記第１端子２２０は、前記ソケット２１０の内部にケーブル型二次電池が装着された場合、前記ケーブル型二次電池の外部集電体と電気的に連結される。
【００４２】
前記第２端子２３０は、前記ソケット２１０の内部にケーブル型二次電池が装着された場合、前記ケーブル型二次電池の内部集電体と電気的に連結される。
【００４３】
図３に示された実施例では、前記第１端子２２０が円筒型ソケット２１０の上面に位置し、前記第２端子２３０が円筒型ソケット２１０の下面に位置しているが、本発明の第１端子２２０及び第２端子２３０の位置が逆になる実施例も可能である。
【００４４】
前記第１端子２２０は、前記ソケット２１０の内部に装着されるケーブル型二次電池の外部集電体と電気的に連結され、ケーブル型二次電池の一端に形成された第１プラグと結合可能な形態を有し得る。そして、前記第２端子２３０は、前記ソケット２１０の内部に装着されるケーブル型二次電池の内部集電体と電気的に連結され、ケーブル型二次電池の他端に形成された第２プラグと結合可能な形態を有し得る。図３では、図面の簡素化のため、第１端子２２０及び第２端子２３０の形態が簡略に示されているが、図１に例示されたケーブル型二次電池１００の第１プラグ１２０及び第２プラグ１３０の形態（雄端子）に対応するプラグ形態（雌端子）を有し得る。
【００４５】
前記無線充電２次コイル２４０の一端は前記第１端子２２０と連結され、他端は前記第２端子２３０と連結される。そして、前記無線充電２次コイル２４０は、前記ソケット２１０の外周面に沿って巻き取られている。
【００４６】
従って、ケーブル型二次電池が前記ソケット２１０の内部に装着された場合、 巻き取られている前記無線充電２次コイル２４０の内部に前記ケーブル型二次電池が位置し、前記ケーブル型二次電池の外部集電体と内部集電体との間に前記無線充電２次コイル２４０が電気的に連結される。
【００４７】
前記無線充電２次コイル２４０は、無線電力送受信のためのコイルのうち、無線電力を受信する側のコイルを意味する。本発明による充電装置２００は、無線電力の送受信方式を通じて供給を受けた充電電力をケーブル型二次電池に伝達する装置である。このとき、前記ケーブル型二次電池に充電電力を供給する装置側に設けられたコイルを１次コイルと、充電電力の供給を受ける装置側に設けられたコイルを２次コイルと称する。１次コイルに電流を流して電磁波を発生させ、それを２次コイルで受信して発生させた起電力を利用して無線で電力を送受信する技術は、本発明が属する技術分野において通常の知識を持つ者に周知された公知の技術であるため、無線電力送受信の原理について詳しい説明は省略する。
【００４８】
図４は、本発明の他の実施例による充電装置２００の構成を示した斜視図である。
【００４９】
本発明の他の実施例によれば、前記ソケット２１０は、断面が半球である第１カバー２１１と第２カバー２１２とを含む。前記第１カバー２１１と第２カバー２１２とは、かみ合って円筒形状を成す。このとき、前記無線充電用２次コイル２４０は、前記第１カバー２１１と第２カバー２１２とがかみ合って円筒形状を成すときに前記ソケット２１０の外周面を囲む形状になる。
【００５０】
望ましくは、前記第１カバー２１１と第２カバー２１２とは、いずれか一辺が互いに接して開閉可能になるように連結され得る。このとき、前記第１カバー２１１と第２カバー２１２とは、開閉可能にヒンジを通じて連結され得る。
【００５１】
すなわち、前記第２カバー２１２を開いて、前記第１端子２２０及び前記第２端子２３０を電気的に連結するように、前記第１カバー２１１の内部空間に ケーブル型二次電池を装着し、前記第２カバー２１２を閉める。そうすれば、前記第１カバー２１１及び第２カバー２１２の各外周面に形成された無線充電用２次コイル２４０が、前記ソケット２１０全体を囲む形状になる。
【００５２】
図５は、本発明の更に他の実施例による充電装置２００の構成を示した斜視図である。
【００５３】
図５を参照すれば、本発明の更に他の実施例による充電装置２００は、ケーブル型二次電池を装着できるスリット２５１が形成されたプレート２５０を含むことを特徴とする。
【００５４】
図３及び図４に示された実施例との相違点は、ソケット２１０の代わりにプレート２５０を構成要素にし、ソケット２１０の内部にケーブル型二次電池を装着することではなく、前記プレート２５０に形成されたスリット２５１にケーブル型二次電池を装着することである。本発明の実施例によって前記プレート２５０には、２以上のスリット２５１が形成され得る。図５には、４つのスリット２５１が形成された実施例が示されているが、本発明が図５に示された実施例に限定されることはない。
【００５５】
前記スリット２５１の両端には、スリットに装着されたケーブル型二次電池の外部集電体と電気的に連結された第１端子２２０、及びスリットに装着されたケーブル型二次電池の内部集電体と電気的に連結された第２端子２３０を位置させることができる。しかし、図５に理解の便宜上、図１に示されたケーブル型二次電池１００を使用する場合に対応する実施例が示されているのに過ぎず、前記スリット２５１に装着されるケーブル型二次電池の種類によって、前記第１端子２２０と第２端子２３０との位置は多様であり得る。
【００５６】
また、無線充電用２次コイル２４０の一端は前記第１端子２２０と連結され、他端は前記第２端子２３０と連結される。前記プレート２５０に２以上のスリットが形成された場合、各スリット２５１に装着されたケーブル型二次電池と電気的に連結された第１端子２２０及び第２端子２３０は、前記無線充電用２次コイル２４０と電気的に並列関係になり得る。この場合、前記無線充電用２次コイル２４０で発生した電力によって、前記２以上のスリット２５１に装着されたケーブル型二次電池が同時に充電できる。
【００５７】
また、前記第１端子２２０は、前記スリット２５１に装着されるケーブル型二次電池の外部集電体と電気的に連結され、ケーブル型二次電池の一端に形成された第１プラグと結合可能な形態を有し得る。そして、前記第２端子２３０は、前記スリット２５１に装着されるケーブル型二次電池の内部集電体と電気的に連結され、ケーブル型二次電池の他端に形成された第２プラグと結合可能な形態を有し得る。図３に示された第１端子２２０及び第２端子２３０は、図面の簡素化のために簡略に示されているが、図１に例示されたケーブル型二次電池１００の第１プラグ１２０及び第２プラグ１３０の形態（雄端子）に対応するプラグ形態（雌端子）を有し得る。
【００５８】
図６は、本発明の一実施例によるケーブル型二次電池用の無線充電セット３００の構成を概略的に示した概念図である。
【００５９】
本発明による充電装置２００は、無線充電用１次コイル２６１を含むケーブル型二次電池用の無線充電電力供給装置２６０を含むケーブル型二次電池用の無線充電セット３００の一構成要素になり得る。
【００６０】
本発明によれば、ケーブル型二次電池に無線電力受信のための２次コイルが設けられていない場合にも、無線電力の送受信方式を通じて充電することができる。また、ケーブル型二次電池の形態及び１次コイルを利用して無線で電力を送信する装置の形態に関係なく、２次コイルを通じて電力をケーブル型二次電池に伝達するため、充電装置の互換性が向上する。
【００６１】
以上、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、これらによって限定されず、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは勿論である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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